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关键词： 医学动物实验   显微操作   注射位置   图像处理   深度学习  

摘要： 模式生物包括线虫、果蝇、斑马鱼等，是用来对生物现象进行研究的选定生物物种。其中个体小，胚胎发育同步且速度快，与人类基因高度同源的斑马鱼(Zebrafish)是在近年来生命科学相关研究中的一种典型模式脊椎生物。斑马鱼的显微操作是实现药物研发、人类疾病和生命科学等领域研究的基础和关键环节。但是现有的斑马鱼胚胎发育全周期的显微操作大多数还是停留在人工水平，需要人力和时间成本的不断投入，制约了整个显微操作领域的发展。因此，本文针对斑马鱼胚胎发育全周期的注射位置进行分析，围绕视觉图像算法、深度学习和显微操作实验等方面，从理论到实验开展了深入和系统的研究，对斑马鱼胚胎发育全周期的注射位置和实验前后需要的信息进行了研究，有效地提高了显微操作实验的自动化水平。本文主要包括以下几个方面内容:　　(1)针对在斑马鱼胚胎细胞时期的发育情况不一致导致的细胞注射位置识别困难、细胞组织的分割精度要求高、细胞形态差异大等问题，通过引入深度学习技术，通过设计新的基于深度学习的细胞分割算法，可以将胚胎细胞的细胞质和细胞核进行有效分割，并排除了光照条件对识别效果的影响，为后续进行穿刺任务提供了准确的位置信息。　　(2)针对斑马鱼幼鱼时期的色素沉积、身体结构复杂等情况导致的注射位置识别精度低的问题，通过分析现有的方法，从视频角度放大了心脏跳动幅度，不需要借助其他设备，而是通过图像算法处理实现了对斑马鱼幼鱼心脏器官的定位，该心脏定位方案能够有效地将斑马鱼幼鱼的心脏从显微视野中有效识别出来，为幼鱼的穿刺任务提供准确的位置信息。　　(3)针对在显微注射实验前，需要获取斑马鱼幼鱼的姿态信息，以及在药物注射前后，需要通过心率参数来评估药物效果的问题，通过设计新的斑马鱼幼鱼姿态检测算法，事先对斑马鱼幼鱼姿态进行识别;通过对视频流进行分析，输出斑马鱼幼鱼的心率信息，有效提高了整个流程的自动化程度，有利于促进显微操作全流程的自动化。　　(4)基于本文设计的方案，分别对各个流程进行了相关实验，验证了本文设计的相关方案的有效性。

关键词： 双主双从   遥操作   同步控制   协调搬运  

摘要： 针对双主双从遥操作系统中两从机械臂末端位姿的相对协调运动,分析了其中一个主从控制受到干扰时对两从端协调位置关系的影响,并据此提出了一种可行的同步位置控制,使双主双从遥操作系统在协调运动过程中主从位置误差和同步误差均同时收敛于零,实现了在主从机械臂按期望轨迹运动的同时保证两从端机械臂间的运动协调同步,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性.验证了所提出的双主双从遥操作系统同步控制策略的正确性和有效性.

关键词： 操作系统   特斯拉   国家队  

摘要： 在2021年全国两会召开之际,全国人大代表、哪吒汽车董事长方运舟提出集中力量攻克智能汽车安全实时车控操作系统技术难题的建议,提议成立"国家队",制定中国汽车操作系统的发展纲领和行业标准,鼓励和引导中国汽车操作系统的发展,合力攻克这个涉及汽车行业未来发展的关键技术,避免被人卡脖子的情况出现。

摘要： Linux操作系统作为一款免费、开源、可靠、安全、稳定和多平台的操作系统,已经被广泛用于服务器操作系统。Linux自身包含了许多非常有用的工具包,其中CentOS/RHEL自带的一个工具包Rea R(Relax-and-Recover),就是一个专门用于系统迁移和灾难备份的工具。本文给出了ReaR的使用场景以及具体的使用过程,通过ReaR与其他工具的配合,能够在没有专业备份软件的支持下,指导系统管理员轻松完成操作系统的备份、迁移与灾难恢复。

关键词： 激光器   控制系统   硬件结构   软件设计  

摘要： 半导体激光器具有体积小、质量轻、使用时间久、成本低以及品种发展快的优点，应用范围十分广泛。但半导体激光器的输出波长、输出功率、阈值电流、模式跳跃以及使用寿命都受到温度和驱动电流的影响，稳定的驱动以及精确的温控对激光器能够稳定工作十分重要。　　基于半导体激光器的特性，要想让半导体激光器稳定的工作，一套好的激光器控制系统是不可缺少的，可以将激光器精确控制在合适的工作温度，提供稳定可调的驱动电流，并且有着完善的激光器保护措施。　　本论文开发了一套类似PRO8和DLC pro的激光器控制系统，通过激光器主控板将已设计好的激光器温控板和激光器驱动板集成在一套系统上，方便研究所需。　　首先讨论了论文工作研究背景及意义，通过分析激光器的特点和国内外激光器控制系统的发展状况，给出了激光器控制系统的整体方案，以及设计中需要用到的关键技术。该系统主要由硬件及软件两部分组成，激光器控制系统的硬件部分，详细介绍了激光器主控板电路设计以及激光器机箱的整体设计;激光器控制系统的软件部分，结合实际所需先是完成了FreeRTOS操作系统、LWIP网络协议栈、MQTT应用层协议和znFAT文件系统管理协议的移植，然后分析了激光器主控板的整体工作流程和任务构成，并对HMI串口屏功能软件设计、Modbus通信软件设计和MQTT客户端软件设计进行了具体分析，最后分析了激光器温控板的软件设计和激光器驱动板的软件设计。　　最后在完成软硬件的基础上搭建了激光器控制系统测试平台，针对激光器控制系统的可行性、可靠性以及准确性等进行了具体测试。经过测试验证，本文所设计的激光器控制系统运行良好，数据传输准确稳定可靠，能够满足研究所需。

关键词： 油罐清洗机器人   虚拟环境建模   激光SLAM   三维激光雷达  

摘要： “十四五”规划纲要中提出要推动油气企业向着智能化、自动化升级，储罐油泥清洗方式也正在由传统的人工清洗方式向智能机器人清洗方式发展。课题组设计完成的内浮顶储油罐清洗机器人在执行实际清洗任务时存在摄像头（附着油污雾气）不能确定清洗机器人所处位置、机器人易与罐壁发生碰撞等问题。　　本文将虚拟现实技术和环境建图激光SLAM技术引入油罐清洗机器人遥操作系统研究中，其中清洗机器人所搭载的三维激光雷达具有对光照适应力强、采集环境信息精度高、速度快及防爆性能优于相机等多个优点，本文针对该遥操作系统具体做了如下研究:　　1.研究基于VR技术油罐清洗机器人遥操作系统的总体方案。阐述了机器人遥操作系统要求和总体软件架构，在此基础上完成系统软硬件选型与平台搭建工作，有利于遥操作系统各模块功能的顺利实现，满足了油罐内机器人的清洗任务要求。　　2.研究适用于油罐清洗机器人的改进Hector-slam环境建图算法。对三种传统油罐环境建图算法进行原理对比，提出一种适用于油罐清洗机器人的改进Hector-slam环境建图算法，通过改变首帧地图获取过程中所使用的插值算法来提高油罐环境建图的精度，并利用油罐环境地图评价体系中相应指标验证了改进Hector-slam环境建图算法的准确性和实时性。　　3.研究虚拟油罐环境建模与仿真。选用ROSGazebo平台进行虚拟油罐环境地图创建以及清洗机器人遥操作导航功能仿真，测试分析所选油罐环境建图算法的可行性，此VR仿真方式有利于在机器人优化前期找到最适合的油罐环境地图创建方法，结果表明改进Hector-slam算法油罐环境建图仿真效果理想，环境边缘处理较完整，且准确率高。　　4.模拟油罐环境建图试验。搭建清洗机器人遥操作系统试验平台，进行改进Hector-slam油罐环境建图算法适用性的验证试验，且能创建出相对完整的油罐环境建图，高效地完成机器人导航清洗任务，证明了该遥操作系统的稳定性和有效性。

摘要： 从家电到汽车,智能化浪潮席卷而至。但在产业快速发展过程中,一些共性的隐忧开始浮现。近年来,智能家居无疑是最具想象空间的物联网应用场景。虽然我国智能家居行业起步较晚,但发展却最为迅速。如今市面上热销的家居产品基本上都宣称具有智能功能,如远程遥控、智能网联等。

关键词： 进程   调度算法   时间效率   调度  

摘要： 随着大数据、人工智能、网络技术以及硬件技术的快速发展,不管是国内还是国外都在进一步大力发展虚拟现实技术。本文主要从操作系统对CPU的虚拟来阐述虚拟技术,主要从进程的调度算法来讲述它。

关键词： 操作系统安全   应用支持   测试工具  

摘要： 随着计算机网络的发展,应用信息是否安全与国家安全,个人隐私息息相关,操作系统为应用软件提供了运行环境,它的安全特性至关重要。检测安全特性是实现安全操作系统的重要环节,目前已有的检测工具检测点都是零碎的,而且绝大多数都是测试员手动执行,效率较低且容易出错。所以针对操作系统应用支持安全特性设计一个测试工具是很有必要的。针对现有国家安全标准中对应用支持的要求将测试项分为三大类:独立运行环境的检测,应用安全保护机制的检测和应用接口支持的检测。独立运行环境模块包括本地物理资源独立性和访问网络资源独立性。通过观察控制群组能否控制,分离进程或进程组的资源来判定本地物理资源的独立性。访问网络资源的独立性包括网络服务和网络端口的独立性。通过Cyclic Barrier设置屏障点使多台主机同时连接某个服务访问客体资源看相互之间是否影响以及是否对已成功连接的进程造成影响来判断网络服务连接的独立性;应用安全保护机制模块中包含Canary保护机制,不可执行保护机制和地址空间布局随机化机制的检测,从安全功能的检测和模拟攻击绕过安全机制两个角度进行检测。利用Linux的延时绑定机制来获取对应的地址构造攻击负载来修改返回地址控制函数执行的逻辑从而实现安全机制的绕过。应用接口支持模块中包含审计接口和加密接口的检测。通过检测审计系统能否在正常使用时生成审计信息和非正常使用时生成告警信息来检测操作系统对审计接口提供的支持;加密接口检测从已有加密算法、扩展加密算法,以及密钥和密钥环三方面进行检测。操作系统在内核中提供了加密算法相关API,通过模块化编程将加密接口调用文件加载到内核进行加密接口的检测。对Ubuntu操作系统进行检测的结果表明,该测试工具可以实现操作系统应用支持安全特性的检测,并且基本上实现了自动化测试。

关键词： 航空电子系统   嵌入式分区实时操作系统   开放式架构   基础服务平台   惯性/卫星组合导航   组件化  

摘要： 航空电子系统功能的复杂化和系统软件规模的日益增大,给系统的开发、验证及更新维护带来了极大挑战。建立可重用、可扩展的服务组件,设计和实现面向服务的开放式软件架构,是一种构建下一代航空电子系统软件的解决方案。另外,导航系统作为民用飞机的航空电子系统中的关键部分,其安全性、可靠性和经济性、适航性也需要进一步的提高。本文针对民用飞机导航系的统安全性、适航性和系统软件的可移植可重构性,开展了民用飞机导航系统的算法方案研究,并基于分区实时操作系统进行了组合导航系统的组件化设计与研究。论文开展了民用飞机导航系统多种算法的方案研究。为了在确保导航系统性能的基础上进行导航系统的实现,论文根据RNP进行了导航系统性能的需求分析,并结合开放式的航电系统架构,构建了以LRM为基础单元的导航系统架构;为了提高民用飞机的全球导航能力,提出了两种极区导航算法的对比方案,进一步得出了最适合用于民用飞机的极区导航算法,同时也为扩展组合导航系统功能,实现极区导航功能的组件化,增强软件组件的可移植性奠定了基础。论文面向开放式架构,针对航空电子系统可移植性和可重构性需要加强的情况,建立了一种基础服务平台。研究了典型的航空电子系统开放式架构规范并结合了各规范的特点开展了一种基础服务平台架构的设计。分析了航电子系统的公共服务需求,研究了通用功能的实现方法,建立了基础公共服务的通用接口,为实现组合导航系统软件的组件化、进一步增强系统的可重用性和可移植性奠定了基础。论文根据软件服务组件化的思想,对惯性/卫星组合导航系统进行服务组件的划分和封装;针对处理器资源分布不均衡的问题,提出了一种基于嵌入式分区实时操作系统的服务调度方式;基于OSATE建立了AADL系统模型,验证了组件化的组合导航系统及其任务调度方式在嵌入式分区实时操作系统下的可实现性。最后,论文基于网络互联的处理器建立硬件测试平台,对基础服务平台的公共服务功能以及组合导航系统组件化功能进行了测试,测试结果表明,基础服务平台能够进行服务组件的管理与控制,组件化设计的惯性/卫星组合导航系统能够在嵌入式分区实时操作系统下成功运行,这验证了论文研究内容的有效性,也为进一步实现航空电子系统的软件组件化设计与管理奠定了基础。